建筑力学中压杆稳定的教学设计

发布时间:2022-03-06 10:19:11   来源:作文大全    点击:   
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【摘要】建筑力学是高职土建类专业的专业基础课程,对实际工程起着理论支撑和实践指导作用,其中压杆稳定是建筑力学课程教学的重点之一,对后续课程的学习具有重要的作用。本文从教学角度出发并结合工程实际较为详细地叙述了压杆稳定的课程教学设计。

【关键词】建筑力学;压杆稳定;临界力;长细比;教学设计

建筑力学是为土木建筑专业的学生开设的一门理论性、实践性较强的技术基础课,旨在培养学生应用力学的基建筑力学本原理,分析和研究建筑结构和构件在各种条件下的强度、刚度、稳定性等方面题的能力。压杆稳定是其中一章的内容,它不仅是建筑力学课程中的重点而且在日常生活中也常采用,其对工程实践的指导性很显著。为此,本文对建筑力学课程中压杆稳定的教学,谈谈几点教学分析的方法。

一、压杆稳定性的概念

压杆是指承受轴向压力的杆件,柱是工程实际中最常见的受压构件。对于短粗压杆只要受压时强度条件满足,就能不会发生失稳现象。而细长杆在承受轴向压力时会出现与强度问题截然不同的现象——失稳。当杆承受的轴向力小于某一数值时,在撤去干扰力以后,杆能自动恢复到原有的直线平衡状态而保持平衡,这就是压杆稳定性。压杆在轴向力由小逐渐增大的过程中,由稳定的平衡转变为不稳定的平衡,这种现象称为压杆失稳。失稳现象在工程实际中时有发生,如铰手架突然倒塌、桥梁倒塌等。

二、压杆稳定性的影响因素

1、临界压力

压杆由直线状态的稳定的平衡过渡到不稳定的平衡的轴向压力,用 表示。当轴向力小于临界力时,压杆就能维持稳定的平衡,也就是说压杆具有稳定性。当压杆材料处于弹性阶段时,理论推导得: 公式表明:临界力与压杆的截面形状、长度、材料及压件两端支承情况有关。

2、压杆的柔度(长细比)

柔度是一个无量纲的量,它综合地反映了压杆的长度、截面的形状与尺寸以及支承情况情况对临界力的影响,如果压杆柔度值越大,其临界应力越小,受压杆就越容易发生失稳现象。

三、提高压杆稳定性的措施

提高压杆的稳定性关键在于提高压杆的临界力,从以下几方面采取方法。

1、选择合理的压杆材料

通过临界力公式可知压杆的临界力与材料的弹性模量成正比,而临界力越大,受压杆越不容易发生失稳现象。因此在结合实际条件下压杆应尽可能采用高弹性模量的材料。

2、选择合理的截面形状

压杆截面的惯性矩越大对杆件的稳定性越有利,因此在杆件截面面积相同的条件下,空心截面比实心截面合理。

3、减小压杆的柔度(长细比)

柔度 与压杆两端的支承情况、长度、截面形状有关,因此我们可以通过改善约束条件以提高压杆的稳定性。

总之,压杆稳定是建筑力学课程教学中的重要内容,对学生后续课程的学习有着实践指导性,在教学过程中应作为重点。

参考文献

[1] 于英主编《建筑力学》,中国建筑工业出版社,201306

[2] 徐海生,浅析压杆稳定概念的引入。山西建筑,200712